比特币矿池的身份推理方法及其推理系统技术方案

本发明专利技术公开了一种比特币矿池的身份推理方法，包括根据区块链中的交易关系建立交易网络和地址网络；根据矿池产生比特币的传播建立地址对矿池的纯度度量；从交易网络中分离出高纯度自网络并找到高纯度自网络所对应的地址网络作为矿池内部交易网络；对矿池内部交易网络的交易进行分析并对矿池的身份进行推理。本发明专利技术还公开了一种实现所述比特币矿池的身份推理方法的推理系统。本发明专利技术对区块链中的交易关系的分析和计算，并建立对应的视图模型从而对矿池的身份进行推理；因此本发明专利技术能够对比特币矿池的身份进行适当推理，而且可靠性高、实用性好且易于实施。

Identity reasoning method and reasoning system of bitcoin pool

【技术实现步骤摘要】
比特币矿池的身份推理方法及其推理系统
本专利技术属于区块链领域，具体涉及一种比特币矿池的身份推理方法及其推理系统。
技术介绍
随着经济技术的发展，区块链技术以其安全性得到了全世界范围的广泛关注。而矿池挖矿，正是区块链技术的重要应用和组成部分。矿池挖矿是虚拟货币市场的重要组成部分，也是监管的核心对象。比特币等虚拟货币以账本安全性、隐秘性、低成本等优点，为货币与支付系统勾勒了美好的前景。但由于监管的困难，比特币等虚拟货币的推广还存在困难。矿池对市场的影响体现在：1.矿池算力的不均匀会导致高度中心化，从而引发51％攻击；2.矿池挖矿算力变化会导致市场出块波动，从而引起交易拥堵。矿池监管的首要目标，就是要从匿名交易中找到矿池对象。已有的一些启发式的地址去匿名化方法，其从收集到一部分可靠的公开身份的账户地址，通过并查集的方法来关联其他未公开的地址。该类关联方法一般都是基于两个假设：交易的输入方属于同一个用户；交易的输入方和找零地址属于同一个用户。但是，这类方法仍存在缺陷：公开身份的账户数量十分有限，其真实性也难以确定；而且其所基于的两个假设，在当前交易环境下不一定可靠。
技术实现思路
本专利技术的目的之一在于提供一种可靠性高、实用性好且易于实施的比特币矿池的身份推理方法。本专利技术的目的之二在于提供一种实现所述比特币矿池的身份推理方法的推理系统。本专利技术提供的这种比特币矿池的身份推理方法，包括如下步骤：S1.根据区块链中的交易关系，建立交易网络和地址网络；S2.根据矿池产生比特币的传播，建立地址对矿池的纯度度量；S3.从交易网络中分离出高纯度自网络，并找到高纯度自网络所对应的地址网络作为矿池内部交易网络；S4.对步骤S3得到的矿池内部交易网络的交易进行分析，从而对矿池的身份进行推理。步骤S1所述的根据区块链中的交易关系，建立交易网络和地址网络，具体为采用如下步骤建立交易网络和地址网络：A.获取原始交易数据；B.对于每一个交易，均为具有M笔卖出的比特币和N比买入的比特币，则将该M-N交易转换为M*N个1-1交易；C.将不同交易之间的买入和卖出相关联，从而建立交易(Txo，TransactionOuput)网络和地址网络；所述交易网络以Txo为节点，以交易为边；所述地址网络以账户地址为节点，以账户之间产生的所有交易集合为边。步骤S2所述的根据矿池产生比特币的传播，建立地址对矿池的纯度度量，具体为采用如下步骤建立地址对矿池的纯度度量：a.将所有的Txo节点按照产生时间排序；b.将根Txo节点的来源标记为对应矿池，并按照时间顺序向后传播，传播的比例均保持为交易的输入输出比；并在传播完成后，记录所有Txo节点的来源矿池的组成数量；c.采用如下公式计算第i个Txo节点对矿池k的纯度TPi,k：式中amounti,k为第i个Txo节点收到来自矿池k的比特币数量；amounti,j为第i个Txo节点收到来自矿池j的比特币数量；m为第i个Txo节点的比特币来源的矿池数量。步骤S3所述的从交易网络中分离出高纯度自网络，并找到高纯度自网络所对应的地址网络作为矿池内部交易网络，具体为采用如下步骤分离高纯度子网络并得到矿池内部交易网络：(1)对于第k个矿池，从交易网络中分离出对矿池k的纯度为1的节点及节点对应的边；(2)根据Txo节点与地址的对应关系，从地址网络中分离出对应的节点和节点所对应的边，作为矿池k的框处内部交易网络。步骤S4所述的对步骤S3得到的矿池内部交易网络的交易进行分析，从而对矿池的身份进行推理，具体为采用如下步骤进行身份推理：1)对于矿池k，基于甘特图建立MSV视图，用于分析矿池k的矿池内部交易网络中大规模节点的时序收入行为，同时发现节点的聚类并区分不同活跃程度的节点；所述的MSV视图的横轴为日期，纵轴为矿池k的矿池内部交易网络的地址节点，纵轴支持刷子工具选取和缩放，视图采用方块的涂色饱和度表示收入的比特币的数量，纵轴上圆点的饱和度表示节点的平均收入数量；2)从步骤1)中的MSV视图中选取节点，并绘制该节点的PSV视图，该视图使用力引导布局展现该节点的交易网络和比特币流向；所述的PSV视图采用节点形状表示基础身份信息，边的宽度表示交易数量；3)从MSV视图或PSV视图选择节点加入改进的Radviz视图并分析该节点的来源组成；所述的改进的Radviz视图包括圆周和圆盘：圆周上的锚点表示矿池，圆盘上的节点表示地址，在圆盘中使用二维平面距离表示地址节点与矿池之间的联系紧密程度；同时，创新性地以在每个节点中嵌入饼图的形式表示该节点的收入来源构成，并为每个节点增加外环，外环弧长表示节点的总的收入数量；4)根据节点在MSV视图、PSV视图和Radviz视图中的表现，采用如下规则推理节点的身份：R1.在MSV视图中，收入越稳定且呈现周期性收入的节点，则越可能是矿池内部节点；用户可以通过这一规则进行初步筛选，开展对疑似矿池节点的深入推理；MSV视图的节点排序方法为：将收入稳定的节点放置在上部，并将Sa>0.75作为矿池内部节点的推荐候选值；同时，节点排序方法可以发现聚类并使得类群的周期性易于发现；所述稳定的定义为：在一个月共n天內，节点a保持活跃的天数为m，则a账户的稳定性Sa＝m/n；所述活跃的定义为：在某天地址参与交易并收到比特币，则地址在当天是活跃的；R2.平均每次收入在0.001～1比特币之间的是矿工，平均每次收入超过1比特币的是矿池的操作者节点，用户可以通过这一规则对内部节点进行细分；在各图中，节点的平均收入值可以通过鼠标悬浮来查看；R3.在PSV视图中，距离coinbase越近的节点越可能是矿池操作者节点或矿工节点；用户可以通过这一规则对节点身份做进一步确认；在PSV视图中，系统可以根据用户输入的距离范围来显示节点，同时，coinbase被突出显示，方便用户估计各节点的距离的远近；R4.在PSV视图中，具有共同父节点的兄弟节点的身份相同；通过这一规则，用户可以根据已知节点来推理周边节点的身份；针对特定节点，系统提供对其兄弟节点的批量选择与标记身份；R5.在PSV视图中，具有越多子节点的节点越可能是矿池的操作者节点；通过这一规则，用户可以发现矿池的分发节点，并确定对应的矿工；R6.在Radviz视图中，来源越单纯的节点越可能是矿池的操作者节点或稳定的矿工，来源越多的节点越可能是跳跃的矿工或矿池外的节点；通过这一规则，用户可以对节点身份进行进一步确认；为方便查看和避免视觉遮挡，系统可以根据用户输入来展示不同纯度的节点，默认展示TP>0.8的节点；5)根据步骤4)的推理，标记节点身份，并清除矿工的后续节点；6)重复步骤4)和步骤5)，直至得到所有节点的身份。步骤1)所述的发现节点的聚类并区分不同稳定程度的节点，具体为采用如下步骤将节点在纵轴上排序，从而发现节点本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种比特币矿池的身份推理方法，包括如下步骤：/nS1.根据区块链中的交易关系，建立交易网络和地址网络；/nS2.根据矿池产生比特币的传播，建立地址对矿池的纯度度量；/nS3.从交易网络中分离出高纯度自网络，并找到高纯度自网络所对应的地址网络作为矿池内部交易网络；/nS4.对步骤S3得到的矿池内部交易网络的交易进行分析，从而对矿池的身份进行推理。/n

【技术特征摘要】
1.一种比特币矿池的身份推理方法，包括如下步骤：
S1.根据区块链中的交易关系，建立交易网络和地址网络；
S2.根据矿池产生比特币的传播，建立地址对矿池的纯度度量；
S3.从交易网络中分离出高纯度自网络，并找到高纯度自网络所对应的地址网络作为矿池内部交易网络；
S4.对步骤S3得到的矿池内部交易网络的交易进行分析，从而对矿池的身份进行推理。


2.根据权利要求1所述的比特币矿池的身份推理方法，其特征在于步骤S1所述的根据区块链中的交易关系，建立交易网络和地址网络，具体为采用如下步骤建立交易网络和地址网络：
A.获取原始交易数据；
B.对于每一个交易，均为具有M笔卖出的比特币和N比买入的比特币，则将该M-N交易转换为M*N个1-1交易；
C.将不同交易之间的买入和卖出相关联，从而建立交易网络和地址网络；所述交易网络以Txo为节点，以交易为边；所述地址网络以账户地址为节点，以账户之间产生的所有交易集合为边。


3.根据权利要求2所述的比特币矿池的身份推理方法，其特征在于步骤S2所述的根据矿池产生比特币的传播，建立地址对矿池的纯度度量，具体为采用如下步骤建立地址对矿池的纯度度量：
a.将所有的Txo节点按照产生时间排序；
b.将根Txo节点的来源标记为对应矿池，并按照时间顺序向后传播，传播的比例均保持为交易的输入输出比；并在传播完成后，记录所有Txo节点的来源矿池的组成数量；
c.采用如下公式计算第i个Txo节点对矿池k的纯度TPi,k：



式中amounti,k为第i个Txo节点收到来自矿池k的比特币数量；amounti,j为第i个Txo节点收到来自矿池j的比特币数量；m为第i个Txo节点的比特币来源的矿池数量。


4.根据权利要求3所述的比特币矿池的身份推理方法，其特征在于步骤S3所述的从交易网络中分离出高纯度自网络，并找到高纯度自网络所对应的地址网络作为矿池内部交易网络，具体为采用如下步骤分离高纯度子网络并得到矿池内部交易网络：
(1)对于第k个矿池，从交易网络中分离出对矿池k的纯度为1的节点及节点对应的边；
(2)根据Txo节点与地址的对应关系，从地址网络中分离出对应的节点和节点所对应的边，作为矿池k的框处内部交易网络。


5.根据权利要求4所述的比特币矿池的身份推理方法，其特征在于步骤S4所述的对步骤S3得到的矿池内部交易网络的交易进行分析，从而对矿池的身份进行推理，具体为采用如下步骤进行身份推理：
1)对于矿池k，基于甘特图建立MSV视图，用于分析矿池k的矿池内部交易网络中大规模节点的时序收入行为，同时发现节点的聚类并区分不同活跃程度的节点；所述的MSV视图的横轴为日期，纵轴为矿池k的矿池内部交易网络的地址节点，视图中方块的涂色饱和度表示收入的比特币的数量，纵轴上圆点的饱和度表示节点的平均收入数量；
2)从步骤1)中的MSV视图中选取节点，并绘制该节点的PSV视图；所述的PSV视图采用节点形状表示基础身份信息，边的宽度表示交易数量；
3)从MSV视图或PSV视图选择节点加入改进的Radviz视图并分析该节点的...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏佳志，张宇鸿，奎晓燕，王伟平，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43